Легушс Э.Ф. Лекции по экологии

Лекция№8

Экология человека. Окружающая среда и здоровье человека

ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) так определяет здоровье – это состояние полного телесного, душевного и социального благополучия, а не только отсутствие болезней и повреждений. Здоровье зависит от окружающей среды, функции человеческих органов и систем уравновешены со внешней средой, отсутствуют болезненные изменения.

Показателями общественного здоровья являются смертность, средняя продолжительность жизни (в годах) и уровень детской смертности (на 1000 новорожденных). СПЖ в 1986 г. 66,6 лет для мужчин и 76,6 лет для женщин, в 1993 г. соответственно 59 и 70 лет.

Здоровье на 50% зависит от образа жизни, на 20% - от генетического фактора, на 10% от работы органов здравоохранения и на 20% от состояния окружающей среды.

Кризис здоровья наблюдается во всем мире: в развивающихся странах инфекционные болезни, недостаток пищи, грязная вода, низкий уровень здравоохранения; в развитых странах растет уровень онкозаболеваний, сердечнососудистых, респираторных и аллергических.

Римский клуб определил основные характеристики кризиса здоровья: демографические, социально-экологические, медицинские аспекты, индивидуальное самочувствие.

Социально-экономические: неравенство в здоровье, обеспеченности в пище, уровень грамотности, занятость, ВНП. В развитых странах приходится 1 врач на 520 человек, 10% ВНП направляется на улучшение здравоохранения. В развивающихся странах 1 врач на 17 тыс. человек, 1% ВНП – на здравоохранение. СПЖ в Эфиопии 45 лет, в Японии 80 лет. Младенческая смертность в Индии 80 на 1000 новорожденных, в Швеции 4 на 1000 . Наблюдается общий рост населения, старение населения.

Медицинские: заболеваемость, смертность, инвалидность, рождаемость детей с низким весом.

Индивидуальное самочувствие: отражение субъективной оценки состояния здоровья. Личные ощущения (счастья, удовлетворенности жизнью). Индивидуальное самочувствие – отражение духовного здоровья (вера в себя, образ мышления, привычки, чувства).

Демографические: В начале 20 в. население планеты составляло 1,7 млрд. человек, в 2000 году – 6 млрд. человек. Каждую минуту рождается 150 человек. Каждый год – 80 млн. Прогноз: при сохранении таких темпов роста населения в 2010 г. ожидается 7 млрд человек, в 2020 г.- 8 млрд, в 2200 г. – 11,5 млрд. На уровне 10-12 млрд чел. наступит стабилизация. Распределение населения Север-

33% населения Земли потребляет 85% природных ресурсов. Н.Н.Моисеев ввел понятие «золотой миллиард» – это население развитых, богатых стран.

Влияние роста народонаселения на окружающую среду:

1.увеличение антропогенного давления на природные системы Земли. Необходимо увеличить производство продовольствия, что приведет к увеличению площади посевов или сверхэксплуатации имеющихся земель (это ведет к эрозии, опустыниванию и токсификации земель).

2.Увеличение промышленного производства ведет к увеличению расхода топлива, энергии и сырья.

3.Рост отходов антропогенной деятельности.

Как ограничить быстрый рост?

-контроль над рождаемостью

-рост социально-экономического благосостояния.

Эколого-зависимые заболевания

Раковые заболевания. Многочисленные исследования канцерогенных (вызывающих злокачественные новообразования) веществ показали, что их влияние на возникновение и развитие раковых заболеваний зависит не столько от их концентрации, сколько от постоянства их суммирующегося влияния в течение неопределенно долгого времени. При современном уровне знаний практически невозможно установить пороговые величины допустимых концентраций или доз, ниже которых опасность поражения отсутствует. Действительно, если все показатели устойчивого воздействия сохраняются и после удаления вызвавшего это воздействие вещества, то даже самые ничтожные его концентрации могут быть опасными в том случае, если они систематически проникают в организм в течение длительного периода.

Возможно, что частое воздействие малых концентраций усиливает их влияние на организм человека. Нельзя также исключать априори возможность суммирования действия и других канцерогенных веществ, находящихся, например, в табаке, некоторых лекарствах или же продуктах питания.

Каждая пятая смерть на Земле – от рака. Основные факторы: химические (на 80%), физические (10%) и биологические, вирусы (10%). Вещества, провоцирующие возникновение онкозаболеваний – канцерогены. Большинство канцерогенов – мутагены.

В Норильске заболеваемость раком в 4,5 раза выше, чем в других регионах. Аллергические заболевания. Аллергия – это изменение реактивности организма к внешним воздействиям, которое может привести к повреждениям тканей или гибели организма в результате осуществления иммунных реакций,

направленных на антиген-аллерген.

Болезни дыхательных путей. Под термином «болезни дыхательных путей» понимают ряд различных заболеваний (бронхиты, эмфизема, астма), которые часто бывают настолько сходны по своим симптомам, что их трудно отделить одно от другого.

К веществам, загрязняющим атмосферный воздух и действующим раздражающе на дыхательные пути, относятся SO2 и SO3, азотистые пары, HCl, HNO3, H2SO4, H2S, фосфор и его соединения. Механизм их воздействия на органы

дыхания, а также вызываемые ими специфичные реакции изучались в экспериментах на животных.

На основании этой предварительной оценки была создана шкала степени насыщения крови окисью углерода, позволяющая устанавливать содержание в крови карбоксигемоглобина. Для жителей больших городов учитывают начальное содержание карбоксигемоглобина в крови, не являющееся опасным, если оно не превышает 1,6%.

«Значительная» степень насыщения достигается при 4,8% карбоксигемоглобина в крови, а «очень высокая» степень насыщения равна 9,6%.

При остром отравлении окисью углерода смерть наступает, если степень насыщения крови карбоксигемоглобином достигает 65%.

Основные виды воздействия загрязняющих веществ на организм человека

Действие тяжелых металллов.

Свинец. Воздействие больших концентраций свинца может вызвать острое отравление человека, меньших концентраций, которые и встречаются в атмосфере, - хроническое отравление.

Поступающий в организм человека свинец влияет на развитие и старение красных кровяных телец (эритроцитов). Классические признаки хронического отравления свинцом очень редко отмечаются у людей, длительное время дышавших атмосферным воздухом, содержащим свинец или его соединения. Основным показателем хронической интоксикации является увеличение количества свинца в различных органах человека.

Специальные исследования показали, что в крови городских жителей содержание свинца выше, чем у сельского населения.

Ртуть. Массовая интоксикация метилртутью произошла в г. Минимата (Япония) из-за сброса в воды залива отходов производства хлористого винила и ацетальдегида. Эпидемия, начавшаяся в 1953 г. и связанная с потреблением отравленной рыбы, характеризовалась у больных дисфункцией центральной нервной системы, нарушением зрения. Из 116 официально зарегистрированных больных 46 умерли, остальные остались инвалидами. При этом сброс ядовитых отходов продолжался вплоть до 1968 г.

Кадмий. Отравление кадмием проявляется в повышенной ломкости костей, смертность достигает 50%.

Ртуть и кадмий — не единственные содержащиеся в воде металлы, которые являются загрязнителями пищи. В настоящее время наблюдается глобальное загрязнение Мирового океана ртутью, свинцом и кадмием, региональные загрязнения медью и мышьяком, локальные загрязнения — цинком, марганцем, хромом, селеном, сурьмой, железом. Объединенная комиссия ФАО и ВОЗ по Пищевому кодексу ввела обязательный при международной торговле контроль на содержание в пищевых продуктах и напитках семи наиболее токсичных элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, олово и железо. Утверждение этого списка вовсе не означает, что другие элементы являются безвредными. По

крайней мере, еще 6—7 элементов в некоторых продуктах и в определенных концентрациях могут представлять опасность для здоровья человека. Так, мутации хромосом человека вызывают хром, бериллий, мышьяк, никель, ртуть, кадмий, свинец, а раковые опухоли — мышьяк, никель, бериллий, свинец, кадмий, ртуть.

Полихлордифенилы (ПХД) — сложные хлорорганические вещества, применяемые в электротехнике. ПХД откладываются в тканях рыб и животных, ослабляя иммунную систему, вызывая отравления, поражая детородные органы. ПХД не выводится из организма, разрушает центральную нервную систему и вызывает раковые заболевания. Детеныши рождаются мертвыми. Особо опасны для людей. Когда в результате аварии яд осел на дне реки Гудзон, власти НьюЙорка затратили 27 млн. долларов на очистку 12 км устья реки.

Нефтепродукты. К сожалению, нефтепродуктами сейчас загрязнены не только пресноводные источники, но и Мировой океан. Немецкие ученые подсчитали — ежегодно на морских трассах может возникать не менее 10000 опасных для танкеров ситуаций. При этом около миллиарда тонн нефтепродуктов могут вылиться в океан. В Мировой океан поступает около 10 млн. т нефти в год. 1/3 водной поверхности покрыта нефтяной пленкой.

Действие окислов азота. Обычно действие окиси азота (NO) оценивается по его двуокиси (NO2), так как находящаяся в воздухе окись очень быстро окисляется и переходит в двуокись.

Человек, находившийся в атмосфере со смертельной концентрацией двуокиси азота, в течение первых часов после ее воздействия не ощущает никаких недомоганий. В конце восьмого часа появляются удушье, тошнота, боли в животе, кашель, учащается пульс, после чего наступает расстройство сердечной деятельности. В большинстве случаев смерть фиксируется через 8 – 48 часов.

Концентрации более 50 см3/м3, раздражающие слизистые оболочки глаз и носа, должны также рассматриваться как опасные при воздействии небольшой продолжительности.

Обследования рабочих показали, что длительное воздействие двуокиси азота с концентрациями от 25 до 100 см3/м3 вызывает раздражение легких. Действие азотной кислоты (НNO3). Пары азотной кислоты действуют раздражающе на кожу, слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также разрушают зубы. Случаи, при которых содержание этих паров в атмосфере достигает опасных концентраций, чрезвычайно редки, так как обычно своевременно принимаются необходимые меры по их предупреждению. Действие соединений фтора. Легкие симптомы поражения зубов появляются у человека в том случае, если он ежедневно поглощает около 0,1 мг фтора на 1 кг собственного веса. Остеосклероз развивается лишь в результате многолетнего ежедневного поглощения от 0,25 до 0,35 мг фтора на 1 кг веса.

Действие фосфора и его соединений. До настоящего времени в промышленных районах не были зарегистрированы случаи острого отравления фосфором, что может быть объяснено его незначительными концентрациями в атмосфере, медленным поглощением организмом и очень запоздалым проявлением его воздействия.

Хроническое отравление фосфором первоначально проявляется болями в желудочно-кишечном тракте и пожелтением кожного покрова. Эти симптомы сопровождаются потерей аппетита и замедлением обмена веществ. Хроническое отравление фосфором приводит к деформации костей, которые становятся более хрупкими. Снижается и сопротивляемость организма инфекциям. Следует отметить, что фосфор очень редко содержится в атмосфере.

Действие соединений серы. Сернистый ангидрид относится к раздражающим газам. При концентрации от 0,3 до 1 см3/м3 его замечают более по специфическому привкусу, чем по запаху; при концентрации 3 см3/м2 и выше он легко определяется по запаху. Концентрации от 6 до 12 см3/м3 вызывают раздражение слизистых оболочек носа и горла, а более 20 см3/м3 – также и глаз. Однопроцентного содержания сернистого ангидрида достаточно для раздражения увлажненных участков кожи. Вдыхание SO2 вызывает болезненные явления в легких верхних дыхательных путях, иногда возникает отек легких, глотки, а также паралич дыхания.

Серный ангидрид SO3 также является раздражающим газом, способным при концентрациях около 1 см3/м3 вызывать ощущение удушья.

Действие сероуглерода (CS2). Однократное, продолжительностью в несколько часов воздействие сероуглерода при концентрации 300 см3/м3 вызывает головные боли, сопровождающиеся галлюцинациями и другими психическими расстройствами. Воздействие сероуглерода в течение 30 мин при концентрациях от 2000 до 3000 см3/м3 приводит к помешательству. Ежедневное пребывание в атмосфере с концентрацией сероуглерода 300 см3/м3 вызывает тяжелые нервные расстройства, нарушение умственной деятельности, ослабление зрения, а с концентрациями от 30 до 60 см3/м3 – головные боли, припадки истерии и сонливость.

Действие меркаптанов. Меркаптаны имеют отталкивающий запах, который может вызывать тошноту и головные боли. Повышенные концентрации меркаптанов приводят к потере сознания.

Действие озона. Озон является веществом, обладающим повышенной раздражающей активностью. В больших концентрациях он вызывает отек легких, кровоизлияния и образует в легочных альвеолах вредные соединения с газами, переносимые кровью.

Лекция №9

Взаимодействие человек-природа. Законы экологии. Экологический риск. Природопользование

1.Человек-природа. Этапы развития социоэкосистем.

2.Понятие экологической безопасности. Экологический риск. Зоны экологического бедствия и чрезвычайной экологической ситуации.

3.Ресурсология. Классификация ресурсов. Рациональное природопользование.

1.На поверхности планеты происходит взаимодействие геосферы (геосистем), биосферы (экосистем) и общества (социосистем). На каждом этапе общество для своего существования предпринимало усилия. Люди в обществе удовлетворяют свои индивидуальные и общественные потребности. Это связано с производством материальных благ, товаров. Любое материальное производство возможно только на основе вещественного, энергетического и информационного обмена с природной средой, т.е. взаимодействие с гео- и экосистемами. Формируется социоэкосистема. Гео- и биосфера играют роль внешней среды по отношению к обществу. Общество вышло за пределы биосферы и геосферы в связи с освоением космоса.

Этапы взаимодействия

1)воздействие человека на природную среду началось с палеолита. Человек истребил крупных травоядных животных (мамонта, гигантских оленей, шерстистых носорогов);

2)аграрный период – начало неолита (VIII-VII тысячелетия до н.э.). Культурное земледелие, скотоводство. Начало сильного воздействия на биосферу. Уменьшение зеленых территорий (распашка лугов, выпас скота, вырубка лесов). Образование пустынь Гоби, Сахара, Кара- и Кызылкум;

3)индустриальный период (XVII до середины ХХ в.) – развитие промышленности. Выработка энергии за счет сжигания горючих ископаемых. Рассеивание загрязняющих веществ, химизация сельского хозяйства. На первых порах природа благодаря саморегуляции справлялось с этим воздействием.

Ксередине ХХ в. расширение сферы воздействия на ОС приобрело глобальный характер;

4)постиндустриальный период – характеризуется: 1) использованием информационных технологий; 2) осознанием ограниченности ресурсов нашей планеты, пределов возможности биосферы компенсировать многочисленные нарушения. Этот период информационно-экологический.

Противоречие человек – природа

Если вещественный, энергетический и информационный обмен между обществом и природой не нарушает природный круговорот веществ и естественноэнергетические потоки, то социоэкосистема находится в состоянии динамического равновесия. В противном случае социоэкосистема теряет свою устойчивость.

Это выражается в деградации экосистем и социальном кризисе. Понятие «экологическая проблема» характеризует противоречия между природой и обществом.

Основные составляющие экологической проблемы:

1)все труднее получить необходимые для существования и развития общества вещества, энергию, информацию из природной среды, истощение природных горючих ресурсов;

2)загрязнение окружающей среды отходами производства; чуждыми веществами, дополнительной энергией (в мировом масштабе используется 70000 химических веществ, ежегодно добавляется 500-1000 новых);

3)нарушение информационных связей в природе, обеднение биоразнообразия (исчезновение многих видов флоры и фауны - несколько тысяч в год, в 20 лет исчезнет 1/5 всей растительности, площадь тропических лесов снижается на 11 млн га ежегодно);

4)ухудшение здоровья населения, состояния экономики, нарушение стабильности.

5)разрушение почвы (в результате эрозии уносится 26 млрд. тонн почвы);

6)изменение климата (к 2050 г. может произойти повышение температуры на

1,5 – 4,5° С);

7) разрушение озонового слоя; Интенсивная добыча нефти и газа в Тюмени (1 млн т в день в 1985 г.) при-

вела к образованию пустот, которые могут иметь непредсказуемые последствия. В г.Мехико из-за откачки подземных вод участок земли опустился на 5-9 м за 100 лет. Это может привести к крупному землетрясению. Разрушение поселка Газли произошло вследствие естественного толчка в 5-6 баллов, и техногенного 3-4 балла. В Средней Азии – внедрение в пески огромных масс воды (до 50 км3/год). Вода может выйти, унести водохранилища, города, может привести к крупным тектоническим явлениям.

Крупнейшие потребители мировых ресурсов – развитые страны (потребляют 80% энергии, 80% загрязнения атмосферы – на них же).

Экономический рост и развитие все больше способствует повышению концентрации парниковых газов, загрязняющих воздух.

Экономический рост стал выступать как дестабилизирующий фактор окружающей среды и общества. В настоящее время выдвигается идея поддерживаемого (устойчивого) развития.

При решении проблем человек – среда важно знать законы этого взаимодействия:

1.Правило меры преобразования природных систем.

Входе эксплуатации природных систем нельзя переходить пределы, позволяющие этим системам сохранять свойство самоподдерживания.

2.Принцип естественности (принцип «старого автомобиля») – технические системы управления природой со временем требуют все большего вложения средств, вплоть до нерациональности поддержания их, и поэтому естественные (мягкие) формы управления в конечном итоге всегда эффективнее технических (жестких).

сти и взаимодействия природной среды и человека на принципах экологического равновесия и экологического разнообразия.

Суть – в необходимости достижения оптимальных пропорций, в масштабах единого использования, охраны, воспроизводства природных ресурсов. Потребительский подход к ресурсам нарушает их качественное состояние и ведет к деградации, уничтожению.

Современные формы общественного сознания столкнулись с необходимостью признания идеи о единстве материального и духовного, об этическом, нравственном отношении к природе, а не только потребительском.

Мы вступаем в эпоху «Охраны среды с технологическими и экономическими ограничениями» от эпохи «Технологий и экономики с экологическими ограничениями». В основе – нравственный императив. Цель развития цивилизации заключается в совершенствовании человека, формировании гуманистических идеалов, новой системы ценностей.

В природопользовании важна идея баланса, равновесия.

Экологические неблагополучие страны (РФ) – десятилетиями практиковалось экстенсивное природопользование. Некомплексное использование природных ресурсов может привести к огромной массе отходов (92-98% - в прямые отходы).

Рациональное природопользование – система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий, наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей.

Рациональное природопользование требует совершенствования технологии производства, всего цикла использования природных ресурсов, с целью более полного извлечения полезной части ресурса, снижения отходов, развития производств с замкнутыми циклами, развития вторичного использования сырья и отходов, очистки промышленных выбросов, освоения новых форм энергии.

Необходим прогноз возложенных последствий использования природных ресурсов.

Категории природопользования.

1. Природа – вся материально-энергическая объективная реальность Вселенной, совокупность естественных ресурсов и условий существование человека.

природные условия

Природа

природные ресурсы

Природные условия оказывают положительные или отрицательные влияния на процесс производства. Это местоположение, геологическое строение, рельеф и размеры территорий, климат, водный режим, интенсивность солнечной радиации, растительный мир, почвенный покров.

Природные ресурсы классифицируются:

1) По источникам и местонахождению (например, минеральные ископаемые, пищевые растения, солнечная энергия);